【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水文地质监测，更具体的说是涉及一种土壤双向凝结水悬臂式自动监测系统。
技术介绍
1、凝结水是指当地面温度和表层地温达到露点时，在地面和表层土壤中，大气水汽和土壤孔隙水汽由汽态水凝结而成液态水，该凝结水是土壤水的组成部分。剧烈的昼夜温差和空气相对湿度等自然条件是影响其生成量的重要因素。在干旱和极干旱条件下，比如在水资源极其匮乏的干旱区，任何补充性的水资源都可能对其生态系统产生积极的影响。凝结水作为稳定持续的水资源，水量虽然微小，但对于维持干旱、半干旱地区生态系统的稳定性具有非常重要的作用。凝结水是干旱环境中某些植物、昆虫、小型动物、生物土壤结皮的重要水分来源，可以提高植物种子的萌发率，有效地减少因土壤蒸发导致的水分损失。另外，凝结水作为一种湿气的来源，在维持沙丘稳定性方面也起着重要的作用。
2、目前凝结水以人工观测为主，而凝结水主要形成在夜间和清晨，夜间野外人工观测难度大，甚至在西北高海拔无人区，没有食物和水源，没有通讯信号或信号微弱，时常有保护动物和野兽出没，不具备人工观测条件，导致无法获取长期的、连续的野外观测数据，且误差较大。即便，目前已经在不同地区开展了对凝结水的人工观测实验，虽然取得了一些成果，但大都观测时间短，仅证明了凝结水的存在与测量生成时间等结果。因受观测时间及观测频率等诸多条件限制，这些观测均难以反映该监测地区的凝结水循环规律及涵养能力，导致对凝结水的高效利用研究进展相对缓慢。
3、因此，在现有凝结水人工观测的基础上，如何提供一种适合无需人工操作的凝结水测量装置及实时监测系统
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种土壤双向凝结水悬臂式自动监测系统，可实现24小时自动观测空气凝结量和土壤中的水汽凝结量，并支持远程控制。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种土壤双向凝结水悬臂式自动监测系统，可安装在地面上，包括：
4、试筒，所述试筒内装有原位土且可埋设于近地表以测量近地空气和地表下层土壤中的水汽凝结量；
5、升降机构，所述升降机构的固定部可垂直固定在所述地面上；
6、称重机构，所述称重机构包括悬臂平台和天平，所述悬臂平台的一侧端面与所述升降机构的升降部传动连接以形成悬臂式升降结构；所述悬臂平台的中部开设有通孔，所述天平卡接在所述悬臂平台的顶面，所述天平的底面固定有挂钩，所述挂钩贯穿所述通孔并悬挂所述试筒以对其进行称重；
7、智控机构，所述智控机构固定在所述地面上并电性连接所述升降机构的驱动电机和所述天平，所述智控机构通讯连接远程终端以实现数据采集和远程通信。
8、上述技术方案的有益效果是，试筒埋设在地表浅层，能够同时测量近地空气和地表下层土壤中的水汽凝结量，实现双向测量；天平能够对试筒重量进行测量，通过初始重量和测量重量之间的差值能够得到凝结水的数量；悬臂平台沿升降机构的升降驱动部上下移动，能够拉动试筒沿地表上下移动，可以将试筒吊离地表，进行试筒的清洗和原位土的更换；通过智控机构能够实现室内远程监控，无需人为值守。
9、优选的，所述升降机构包括固定架、升降电机、滚珠丝杠及升降块，所述固定架可垂直固定在所述地面上，所述升降电机固定在所述固定架的顶面；所述滚珠丝杠转动连接在所述固定架的一侧且其一端与所述升降电机传动连接；所述升降块上设有螺纹孔且与所述滚珠丝杠螺纹传动连接；所述悬臂平的一端与所述升降块远离所述滚珠丝杠的一侧端面栓接。利用滚珠丝杠将旋转运动转换问螺母的直线运动，升降块套设在滚珠丝杠的螺母上能够随螺母上下移动，悬臂平台与升降块固定形成一个悬臂式的升降结构，天平固定在悬臂平台上对试筒进行称重。
10、优选的，还包括天平保护罩；所述悬臂平台的顶面固定有内外双层布置的四根角钢，其中内层布置的四根所述角钢与所述天平的四角卡接，所述天平保护罩卡接在内外层的四根所述角钢之间。通过角钢卡接天平和天平保护罩来确保其稳定性，天平保护罩能够防止天平被雨水冲蚀而影响其测量精度。
11、优选的，所述固定架的侧壁垂直固定有上下间隔布置的两块支撑板，所述滚珠丝杠转动连接在两块所述支撑板相对的两面板之间，所述升降电机固定在位于上层的所述支撑板的顶面。通过两块支撑板将滚珠丝杠设在固定架的一侧。
12、优选的，还包括滑轨，所述滑轨固定在所述固定架的一侧壁且位于两块所述支撑板之间，所述升降块的一侧端滑动连接在所述滑轨上。滚珠丝杠通过两块支撑板与升降电机传动连接，滚珠丝杠作为升降块的动力源，利用滑轨辅助升降块的上下滑动，确保悬臂升降结构滑动过程中的稳定性。
13、优选的，还包括固定架保护罩，所述固定架保护罩扣合所述固定架，所述固定架保护罩朝向所述悬臂平台的一侧开设有滑槽，所述升降块可沿所述滑槽上下滑动。固定架保护罩能够防止升降机构被雨水干扰。
14、优选的，所述智控机构包括立杆、智控箱、蓄电池、光伏板和监控相机，所述立杆垂直固定在所述地面上，所述智控箱固定在所述立杆的一侧；所述蓄电池埋设在所述地面并电性连接所述智控箱；所述光伏板固定在所述立杆的顶面并电性连接所述蓄电池以对其充电；所述监控相机固定在所述立杆朝向所述试筒的一侧以监测所述试筒和所述天平。利用光伏板对蓄电池进行充电，蓄电池作为智控箱的动力源，监控相机能够监控整个装置，智控箱控制升降机构和称重机构的工作状态，结合监控相机，在极端恶劣天气条件下何以停止系统的运行。
15、优选的，所述立杆的顶面固定有避雷针。防止智控机构被雷击。
16、优选的，所述试筒包括两端均贯通的外筒和内筒，所述内筒同轴布置在所述外筒的内腔，所述内筒外壁与所述外筒内壁之间具有间隙；所述外筒的底端通过第一塑料膜封底，所述第一塑料膜中部开设有与所述内筒同心布置的圆孔，所述圆孔通过第一密目网封盖；所述内筒的底端通过第二塑料膜或第二密目网封底；其中，所述内筒容纳原位土，所述挂钩悬挂所述内筒。内筒与外筒同轴布置，内外筒之间具有间隙，当内筒利用第二塑料膜进行封闭时，可以保证内筒内部原位土质量不变的前提下，原位土内部水汽与下层土壤无交换，仅内筒上表面与近地空气连通，以测量近地空气中的水汽凝结量；当内筒利用密目网进行封底时，可以保证内筒内部原位土质量不变的前提下，原位土内部水汽能同时与下层土壤和近地空气连通，以测量近地空气和下层土壤中的水汽凝结量。
17、优选的，所述天平的量程为5kg，精度为0.01g。
18、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种土壤双向凝结水悬臂式自动监测系统，无需人工现场操作即可实现二十四小时全天候观测近地空气和下层土壤中的水汽凝结量与水汽循环过程，监测精度可达0.01g，能有效避免风雨干扰，大大提高了水汽通透率；该监测系统可实现远程控制、远程查看，有效提高了数据的精确性、完整性、连续性，大大节省了人力消耗，尤其降低了艰苦无人区夜间观测安全风险。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种土壤双向凝结水悬臂式自动监测系统，可安装在地面(1)上，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种土壤双向凝结水悬臂式自动监测系统，其特征在于，所述升降机构(3)包括固定架(31)、升降电机(33)、滚珠丝杠(34)及升降块(35)，所述固定架(31)可垂直固定在所述地面(1)上，所述升降电机(33)固定在所述固定架(31)的顶面；所述滚珠丝杠(34)转动连接在所述固定架(31)的一侧且其一端与所述升降电机(33)传动连接；所述升降块(35)上设有螺纹孔且与所述滚珠丝杠(34)螺纹传动连接；所述悬臂平台(41)的一端与所述升降块(35)远离所述滚珠丝杠(34)的一侧端面栓接。
3.根据权利要求1所述的一种土壤双向凝结水悬臂式自动监测系统，其特征在于，还包括天平保护罩(6)；所述悬臂平台(41)的顶面固定有内外双层布置的四根角钢(7)，其中内层布置的四根所述角钢(7)与所述天平(43)的四角卡接，所述天平保护罩(6)卡接在内外层的四根所述角钢(7)之间。
4.根据权利要求2所述的一种土壤双向凝结水悬臂式自动监测系统，其特征在于，所述
5.根据权利要求4所述的一种土壤双向凝结水悬臂式自动监测系统，其特征在于，还包括滑轨(32)，所述滑轨(32)固定在所述固定架(31)的一侧且位于两块所述支撑板之间，所述升降块(35)的一侧端滑动连接在所述滑轨(32)上。
6.根据权利要求5所述的一种土壤双向凝结水悬臂式自动监测系统，其特征在于，还包括固定架保护罩(8)，所述固定架保护罩(8)扣合所述固定架(31)，所述固定架保护罩(8)朝向所述悬臂平台(41)的一侧开设有滑槽，所述升降块(35)可沿所述滑槽上下滑动。
7.根据权利要求1所述的一种土壤双向凝结水悬臂式自动监测系统，其特征在于，所述智控机构(5)包括立杆(51)、智控箱(52)、蓄电池(53)、光伏板(54)和监控相机(55)，所述立杆(51)垂直固定在所述地面(1)上，所述智控箱(52)固定在所述立杆(51)的一侧；所述蓄电池(53)埋设在所述地面(1)并电性连接所述智控箱(52)；所述光伏板(54)固定在所述立杆(51)的顶面并电性连接所述蓄电池(53)以对其充电；所述监控相机(55)固定在所述立杆(51)朝向所述试筒(2)的一侧以监测所述试筒(2)和所述天平(43)。
8.根据权利要求7所述的一种土壤双向凝结水悬臂式自动监测系统，其特征在于，所述立杆(51)的顶面固定有避雷针。
9.根据权利要求1至8所述的一种土壤双向凝结水悬臂式自动监测系统，其特征在于，所述试筒(2)包括两端均贯通的外筒(21)和内筒(22)，所述内筒(22)同轴布置在所述外筒(21)的内腔，所述内筒(22)外壁与所述外筒(21)内壁之间具有间隙；所述外筒(21)的底端通过第一塑料膜(211)封底，所述第一塑料膜(211)中部开设有与所述内筒(22)同心布置的圆孔，所述圆孔通过第一密目网(212)封盖；所述内筒(22)的底端通过第二塑料膜(222)或第二密目网(221)封底；其中，所述内筒(22)容纳原位土，所述挂钩(44)悬挂所述内筒(22)。
10.根据权利要求1所述的一种土壤双向凝结水悬臂式自动监测系统，所述天平(43)的量程为5kg，精度为0.01g。
...【技术特征摘要】
1.一种土壤双向凝结水悬臂式自动监测系统，可安装在地面(1)上，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种土壤双向凝结水悬臂式自动监测系统，其特征在于，所述升降机构(3)包括固定架(31)、升降电机(33)、滚珠丝杠(34)及升降块(35)，所述固定架(31)可垂直固定在所述地面(1)上，所述升降电机(33)固定在所述固定架(31)的顶面；所述滚珠丝杠(34)转动连接在所述固定架(31)的一侧且其一端与所述升降电机(33)传动连接；所述升降块(35)上设有螺纹孔且与所述滚珠丝杠(34)螺纹传动连接；所述悬臂平台(41)的一端与所述升降块(35)远离所述滚珠丝杠(34)的一侧端面栓接。
3.根据权利要求1所述的一种土壤双向凝结水悬臂式自动监测系统，其特征在于，还包括天平保护罩(6)；所述悬臂平台(41)的顶面固定有内外双层布置的四根角钢(7)，其中内层布置的四根所述角钢(7)与所述天平(43)的四角卡接，所述天平保护罩(6)卡接在内外层的四根所述角钢(7)之间。
4.根据权利要求2所述的一种土壤双向凝结水悬臂式自动监测系统，其特征在于，所述固定架(31)的侧壁垂直固定有上下间隔布置的两块支撑板，所述滚珠丝杠(34)转动连接在两块所述支撑板相对的两面板之间，所述升降电机(33)固定在位于上层的所述支撑板的顶面。
5.根据权利要求4所述的一种土壤双向凝结水悬臂式自动监测系统，其特征在于，还包括滑轨(32)，所述滑轨(32)固定在所述固定架(31)的一侧且位于两块所述支撑板之间，所述升降块(35)的一侧端滑动连接在所述滑轨(32)上。
6.根据权利要求5所述的一种土壤双向凝结水悬臂式自动监测系统，其特征在于，还包括固定架保护罩(...
【专利技术属性】
技术研发人员：李备，贡璐，解飞，刘景涛，朱亮，张玉玺，周冰，陈玺，康玮，石万鹏，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。